Mpemba efekts jeb kāpēc karstais ūdens sasalst ātrāk nekā auksts ūdens? Mpemba efekts (Mpemba paradokss) ir paradokss, kas nosaka, ka karstais ūdens noteiktos apstākļos sasalst ātrāk nekā auksts ūdens, lai gan sasalšanas procesa laikā tam ir jāpārvar aukstā ūdens temperatūra. Šis paradokss ir eksperimentāls fakts, kas ir pretrunā ar parastajiem priekšstatiem, saskaņā ar kuriem tādos pašos apstākļos vairāk sakarsētam ķermenim ir nepieciešams vairāk laika, lai atdziestu līdz noteiktai temperatūrai, nekā mazāk sakarsētam ķermenim, lai tas atdziestu līdz tādai pašai temperatūrai. Šo parādību savulaik pamanīja Aristotelis, Frensiss Bēkons un Renē Dekarts, taču tikai 1963. gadā Tanzānijas skolnieks Erasto Mpemba atklāja, ka karsts saldējuma maisījums sasalst ātrāk nekā auksts. Būdams Magambi vidusskolas students Tanzānijā, Erasto Mpemba praktiski strādāja par pavāru. Viņam vajadzēja pagatavot paštaisītu saldējumu - uzvārīt pienu, izšķīdināt tajā cukuru, atdzesēt līdz istabas temperatūrai un tad likt ledusskapī sasalt. Acīmredzot Mpemba nebija īpaši čakls skolnieks un kavējās ar uzdevuma pirmās daļas izpildi. Baidīdamies, ka līdz nodarbības beigām nepaspēs, viņš ledusskapī ielika vēl karstu pienu. Viņam par pārsteigumu tas sasala pat agrāk nekā viņa biedru piens, kas pagatavots pēc dotās tehnoloģijas. Pēc tam Mpemba eksperimentēja ne tikai ar pienu, bet arī ar parasto ūdeni. Jebkurā gadījumā, jau būdams Mkvavas vidusskolas skolēns, viņš profesoram Denisam Osbornam no Dāresalāmas Universitātes koledžas (kuru skolas direktors uzaicināja lasīt lekciju par fiziku) konkrēti par ūdeni: “Ja jūs ņemtu divus vienādus traukus ar vienādiem ūdens tilpumiem, lai vienā no tiem ūdens temperatūra būtu 35°C, bet otrā - 100°C, un ielieciet tos saldētavā, tad otrajā ūdens sasals ātrāk. Kāpēc? Osborns sāka interesēties par šo jautājumu, un drīz, 1969. gadā, viņš un Mpemba publicēja savu eksperimentu rezultātus žurnālā Physics Education. Kopš tā laika viņu atklāto efektu sauc par Mpemba efektu. Līdz šim neviens precīzi nezina, kā izskaidrot šo dīvaino efektu. Zinātniekiem nav vienas versijas, lai gan to ir daudz. Tas viss attiecas uz karstā un aukstā ūdens īpašību atšķirībām, taču vēl nav skaidrs, kuras īpašības šajā gadījumā spēlē: atšķirības pārdzesē, iztvaikošana, ledus veidošanās, konvekcija vai sašķidrināto gāzu ietekme uz ūdeni plkst. dažādas temperatūras. Mpemba efekta paradokss ir tāds, ka laikam, kurā ķermenis atdziest līdz apkārtējās vides temperatūrai, jābūt proporcionālam temperatūras starpībai starp šo ķermeni un vidi. Šo likumu izveidoja Ņūtons, un kopš tā laika tas ir daudzkārt apstiprināts praksē. Šajā efektā ūdens ar temperatūru 100°C atdziest līdz 0°C ātrāk nekā tāds pats ūdens daudzums, kura temperatūra ir 35°C. Tomēr tas vēl nenozīmē paradoksu, jo Mpemba efektu var izskaidrot zināmās fizikas ietvaros. Šeit ir daži Mpemba efekta skaidrojumi: Iztvaikošana Karstais ūdens no trauka iztvaiko ātrāk, tādējādi samazinot tā tilpumu, un mazāks ūdens daudzums tajā pašā temperatūrā sasalst ātrāk. Līdz 100 C uzkarsēts ūdens zaudē 16% no savas masas, atdzesējot līdz 0 C. Iztvaikošanas efekts ir divkāršs efekts. Pirmkārt, samazinās dzesēšanai nepieciešamā ūdens masa. Un, otrkārt, temperatūra samazinās, jo samazinās iztvaikošanas siltums pārejā no ūdens fāzes uz tvaika fāzi. Temperatūras starpība Sakarā ar to, ka temperatūras starpība starp karsts ūdens un ir vairāk aukstā gaisa - tāpēc siltuma apmaiņa šajā gadījumā ir intensīvāka un karstais ūdens atdziest ātrāk. Hipotermija Kad ūdens atdziest zem 0 C, tas ne vienmēr sasalst. Noteiktos apstākļos tas var tikt pārdzesēts, turpinot palikt šķidrs temperatūrā zem sasalšanas. Dažos gadījumos ūdens var palikt šķidrs pat pie temperatūras -20 C. Šādas ietekmes cēlonis ir tas, ka, lai sāktu veidoties pirmie ledus kristāli, ir nepieciešami kristālu veidošanās centri. Ja tie nav klāt šķidrā ūdenī, tad pārdzesēšana turpināsies, līdz temperatūra pazemināsies pietiekami, lai kristāli varētu spontāni veidoties. Kad tie sāks veidoties pārdzesētajā šķidrumā, tie sāks augt ātrāk, veidojot slāņu ledu, kas sasalst, veidojot ledu. Karsts ūdens ir visvairāk pakļauts hipotermijai, jo to karsējot, tiek noņemtas izšķīdušās gāzes un burbuļi, kas savukārt var kalpot par ledus kristālu veidošanās centriem. Kāpēc hipotermija izraisa karstā ūdens ātrāku sasalšanu? Gadījumā, ja auksts ūdens, kas nav pārdzesēts, notiek sekojošais. Šajā gadījumā uz trauka virsmas izveidosies plāns ledus slānis. Šis ledus slānis darbosies kā izolators starp ūdeni un auksto gaisu un novērsīs turpmāku iztvaikošanu. Ledus kristālu veidošanās ātrums šajā gadījumā būs mazāks. Karstā ūdens gadījumā, kas pakļauts pārdzesēšanai, pārdzesētajam ūdenim nav aizsargājoša virsmas ledus slāņa. Tāpēc caur atvērto augšpusi tas zaudē siltumu daudz ātrāk. Kad pārdzesēšanas process beidzas un ūdens sasalst, tiek zaudēts daudz vairāk siltuma un līdz ar to veidojas vairāk ledus. Daudzi šī efekta pētnieki uzskata hipotermiju par galveno faktoru Mpemba efekta gadījumā. Konvekcija Aukstais ūdens sāk sasalt no augšas, tādējādi pasliktinot siltuma starojuma un konvekcijas procesus un līdz ar to siltuma zudumus, savukārt karstais ūdens sāk sasalt no apakšas. Šis efekts ir izskaidrojams ar ūdens blīvuma anomāliju. Ūdenim maksimālais blīvums ir 4 C. Ja jūs atdzesējat ūdeni līdz 4 C un novietojat to zemākā temperatūrā, ūdens virsējais slānis sasalst ātrāk. Tā kā šis ūdens ir mazāk blīvs nekā ūdens 4 C temperatūrā, tas paliks uz virsmas, veidojot plānu aukstu slāni. Šādos apstākļos uz ūdens virsmas īsā laikā izveidosies plāna ledus kārtiņa, bet šī ledus kārta kalpos kā izolators, aizsargājot apakšējos ūdens slāņus, kas saglabāsies 4 C temperatūrā. Tāpēc turpmākais dzesēšanas process būs lēnāks. Karstā ūdens gadījumā situācija ir pavisam cita. Ūdens virsmas slānis ātrāk atdzisīs iztvaikošanas un lielāka atšķirība temperatūras Turklāt aukstā ūdens slāņi ir blīvāki nekā karstā ūdens slāņi, tāpēc aukstā ūdens slānis nogrims, paceļot siltā ūdens slāni uz virsmas. Šāda ūdens cirkulācija nodrošina strauju temperatūras pazemināšanos. Bet kāpēc šis process nesasniedz līdzsvara punktu? Lai izskaidrotu Mpemba efektu no šī konvekcijas viedokļa, būtu jāpieņem, ka aukstais un karstais ūdens slānis tiek atdalīts un pats konvekcijas process turpinās pēc vidējās ūdens temperatūras pazemināšanās zem 4 C. Tomēr nav eksperimentālie dati, kas apstiprinātu šo hipotēzi, ka aukstais un karstais ūdens slānis tiek atdalīts konvekcijas procesā. Ūdenī izšķīdušās gāzes Ūdenī vienmēr ir tajā izšķīdušās gāzes – skābeklis un oglekļa dioksīds. Šīm gāzēm ir spēja samazināt ūdens sasalšanas punktu. Sildot ūdeni, šīs gāzes izdalās no ūdens, jo to šķīdība ūdenī ir paaugstināta temperatūra zemāk. Tāpēc karstajam ūdenim atdziestot, tajā vienmēr ir mazāk izšķīdušo gāzu nekā neapsildītā aukstā ūdenī. Tāpēc uzkarsētam ūdenim sasalšanas temperatūra ir augstāka un tas ātrāk sasalst. Šis faktors dažkārt tiek uzskatīts par galveno Mpemba efekta izskaidrošanā, lai gan nav eksperimentālu datu, kas apstiprinātu šo faktu. Siltumvadītspēja Šim mehānismam var būt nozīmīga loma, ja ūdens tiek ievietots ledusskapja nodalījuma saldētavā mazos traukos. Šādos apstākļos ir novērots, ka karstā ūdens trauks izkausē ledu apakšā esošajā saldētavā, tādējādi uzlabojot termisko kontaktu ar saldētavas sienu un siltuma vadītspēju. Rezultātā siltums no karstā ūdens tvertnes tiek noņemts ātrāk nekā no aukstā. Savukārt trauks ar aukstu ūdeni nekausē sniegu zem tā. Visi šie (kā arī citi) apstākļi tika pētīti daudzos eksperimentos, taču skaidra atbilde uz jautājumu – kurš no tiem nodrošina simtprocentīgu Mpemba efekta atveidojumu – tā arī netika iegūts. Piemēram, 1995. gadā vācu fiziķis Deivids Auerbahs pētīja ūdens pārdzesēšanas ietekmi uz šo efektu. Viņš atklāja, ka karstais ūdens, sasniedzot pārdzesētu stāvokli, sasalst augstākā temperatūrā nekā aukstais ūdens un līdz ar to ātrāk nekā pēdējais. Bet auksts ūdens sasniedz pārdzesētu stāvokli ātrāk nekā karstais ūdens, tādējādi kompensējot iepriekšējo kavēšanos. Turklāt Auerbaha rezultāti bija pretrunā iepriekšējiem datiem, ka karstais ūdens spēja panākt lielāku pārdzesēšanu, jo bija mazāk kristalizācijas centru. Karsējot ūdeni, no tā tiek izvadītas tajā izšķīdušās gāzes, un, to vārot, izgulsnējas daži tajā izšķīdinātie sāļi. Pagaidām var apgalvot tikai vienu - šī efekta atkārtošanās būtiski atkarīga no apstākļiem, kādos eksperiments tiek veikts. Tieši tāpēc, ka tas ne vienmēr tiek reproducēts. O. V. Mosins

Daudzi pētnieki ir izvirzījuši un izvirza savas versijas, kāpēc karstais ūdens sasalst ātrāk nekā aukstais ūdens. Šķiet, ka tas ir paradokss - galu galā, lai sasaltu, karstajam ūdenim vispirms ir jāatdziest. Tomēr fakts paliek fakts, un zinātnieki to skaidro dažādi.

Galvenās versijas

Pašlaik ir vairākas versijas, kas izskaidro šo faktu:

1. Tā kā karstais ūdens iztvaiko ātrāk, tā apjoms samazinās. Un mazāka ūdens daudzuma sasalšana tajā pašā temperatūrā notiek ātrāk.
2. Ledusskapja saldētavas nodalījumā ir sniega oderējums. Tvertne ar karstu ūdeni izkausē sniegu zem tā. Tas uzlabo termisko kontaktu ar saldētavu.
3. Aukstā ūdens sasalšana, atšķirībā no karstā ūdens, sākas augšpusē. Tajā pašā laikā pasliktinās konvekcija un siltuma starojums, un līdz ar to arī siltuma zudumi.
4. Aukstā ūdenī ir kristalizācijas centri – tajā izšķīdušās vielas. Ja to saturs ūdenī ir mazs, apledošana ir apgrūtināta, lai gan tajā pašā laikā iespējama pārdzesēšana - mīnusā temperatūrā tai ir šķidrs stāvoklis.

Lai gan godīgi mēs varam teikt, ka šī ietekme ne vienmēr tiek novērota. Ļoti bieži auksts ūdens sasalst ātrāk nekā karsts ūdens.

Kādā temperatūrā ūdens sasalst

Kāpēc ūdens vispār sasalst? Tas satur noteiktu daudzumu minerālu vai organisko daļiņu. Tās varētu būt, piemēram, ļoti mazas smilšu, putekļu vai māla daļiņas. Gaisa temperatūrai pazeminoties, šīs daļiņas ir centri, ap kuriem veidojas ledus kristāli.

Kristalizācijas kodolu lomu var pildīt arī gaisa burbuļi un plaisas traukā, kurā ir ūdens. Ūdens pārtapšanas ledū procesa ātrumu lielā mērā ietekmē šādu centru skaits – ja to ir daudz, šķidrums sasalst ātrāk. Normālos apstākļos, ar normālu atmosfēras spiediens, ūdens no šķidra stāvokļa pārvēršas cietā stāvoklī 0 grādu temperatūrā.

Mpemba efekta būtība

Mpemba efekts ir paradokss, kura būtība ir tāda, ka noteiktos apstākļos karstais ūdens sasalst ātrāk nekā auksts. Šo parādību pamanīja Aristotelis un Dekarts. Tomēr tikai 1963. gadā Tanzānijas skolnieks Erasto Mpemba noteica, ka karstā saldējuma sasalšana prasa ilgāku laiku. īsu laiku nekā auksts. Šo secinājumu viņš izdarīja, pildot gatavošanas uzdevumu.

Viņam nācās izšķīdināt cukuru vārītajā pienā un, to atdzesējis, ievietot ledusskapī, lai sasalst. Acīmredzot Mpemba nebija īpaši uzcītīgs un pirmo uzdevuma daļu sāka izpildīt vēlu. Tāpēc viņš negaidīja, kad piens atdziest, un ielika to ledusskapī karstu. Viņam bija liels pārsteigums, kad tas sasala vēl ātrāk nekā klasesbiedriem, kuri darbus veica atbilstoši dotajai tehnoloģijai.

Šis fakts jaunekli ļoti ieinteresēja, un viņš sāka eksperimentus ar tīru ūdeni. 1969. gadā žurnāls Physics Education publicēja Mpembas un Dāresalāmas universitātes profesora Denisa Osborna pētījumu rezultātus. Viņu aprakstītajam efektam tika dots nosaukums Mpemba. Tomēr pat šodien šai parādībai nav skaidra izskaidrojuma. Visi zinātnieki ir vienisprātis, ka galvenā loma tajā ir atdzesēta un karstā ūdens īpašību atšķirībām, bet kas tieši, nav zināms.

Singapūras versija

Arī fiziķus no vienas no Singapūras universitātēm interesēja jautājums, kurš ūdens sasalst ātrāk – karsts vai auksts? Sji Džana vadītā pētnieku komanda šo paradoksu izskaidroja tieši ar ūdens īpašībām. Visi pārējie ar skolas dienas Zināms ūdens sastāvs – skābekļa atoms un divi ūdeņraža atomi. Skābeklis zināmā mērā atvelk elektronus no ūdeņraža, tāpēc molekula ir noteikta veida "magnēts".

Rezultātā noteiktas molekulas ūdenī nedaudz pievelkas viena otrai un tās vieno ūdeņraža saite. Tās stiprums ir daudzkārt mazāks nekā kovalentās saites stiprums. Singapūras pētnieki uzskata, ka Mpemba paradoksa izskaidrojums slēpjas tieši ūdeņraža saitēs. Ja ūdens molekulas ir novietotas ļoti cieši kopā, tad tik spēcīga mijiedarbība starp molekulām var deformēt kovalento saiti pašas molekulas vidū.

Bet, kad ūdens tiek uzkarsēts, saistītās molekulas nedaudz attālinās viena no otras. Rezultātā molekulu vidū notiek kovalento saišu relaksācija ar liekās enerģijas izdalīšanos un pāreju uz zemāku enerģijas līmeni. Tas noved pie tā, ka karstais ūdens sāk ātri atdzist. Vismaz tā liecina Singapūras zinātnieku veiktie teorētiskie aprēķini.

Tūlītēji sasalstošs ūdens — 5 neticami triki: Video

Šajā rakstā aplūkosim jautājumu, kāpēc karstais ūdens sasalst ātrāk nekā auksts.

Uzkarsēts ūdens sasalst daudz ātrāk nekā auksts ūdens! Šī apbrīnojamā ūdens īpašība, kurai zinātnieki joprojām nevar atrast precīzu skaidrojumu, ir zināma kopš seniem laikiem. Piemēram, pat Aristotelī ir aprakstīts ziemas makšķerēšana: makšķernieki ledus bedrēs ievietoja makšķeres un, lai tās ātrāk nosaltu, uzlēja uz ledus siltu ūdeni. Šī parādība tika nosaukta Erasto Mpemba vārdā 20. gadsimta 60. gados. Mnemba, gatavojot saldējumu, pamanīja dīvainu efektu un vērsās pie sava fizikas skolotāja doktora Denisa Osborna pēc paskaidrojuma. Mpemba un doktors Osborns eksperimentēja ar ūdeni dažādās temperatūrās un secināja, ka gandrīz verdošs ūdens sāk sasalt daudz ātrāk nekā ūdens istabas temperatūrā. Citi zinātnieki veica savus eksperimentus un katru reizi ieguva līdzīgus rezultātus.

Fizikālas parādības skaidrojums

Nav vispārpieņemta izskaidrojuma, kāpēc tas notiek. Daudzi pētnieki norāda, ka visa būtība ir šķidruma pārdzesē, kas notiek, kad tā temperatūra nokrītas zem sasalšanas punkta. Citiem vārdiem sakot, ja ūdens sasalst temperatūrā, kas zemāka par 0°C, tad pārdzesētam ūdenim var būt, piemēram, -2°C temperatūra un tas joprojām var palikt šķidrs, nepārvēršoties ledū. Mēģinot sasaldēt aukstu ūdeni, pastāv iespēja, ka tas vispirms pārdzesēs un tikai pēc kāda laika sacietēs. Uzkarsētā ūdenī notiek citi procesi. Tā ātrāka pārvēršanās ledū ir saistīta ar konvekciju.

Konvekcija- tā ir fiziska parādība, kurā šķidruma siltie apakšējie slāņi paceļas, bet augšējie, atdzesētie, nokrīt.

Ūdens- diezgan vienkārša viela no ķīmiskā viedokļa, tomēr tai ir vairākas neparastas īpašības, kas nebeidz pārsteigt zinātniekus. Zemāk ir daži fakti, par kuriem zina tikai daži cilvēki.

1. Kurš ūdens sasalst ātrāk – auksts vai karsts?

Ņemsim divus traukus ar ūdeni: vienā ielejam karstu ūdeni, otrā aukstu un ievietojam saldētavā. Karstais ūdens sasals ātrāk nekā auksts, lai gan loģiski, ka aukstam ūdenim vispirms vajadzēja pārvērsties ledū: galu galā karstajam ūdenim vispirms ir jāatdziest līdz aukstajai temperatūrai un pēc tam jāpārvēršas par ledu, savukārt aukstam ūdenim nav jāatdzesē. Kāpēc tas notiek?

1963. gadā kāds Tanzānijas students Erasto B. Mpemba, saldējot saldējuma maisījumu, pamanīja, ka karstais maisījums saldētavā sastingst ātrāk nekā aukstais. Kad jaunais vīrietis savā atklājumā dalījās ar savu fizikas skolotāju, viņš par viņu tikai pasmējās. Par laimi, skolēns bija neatlaidīgs un pārliecināja skolotāju veikt eksperimentu, kas apstiprināja viņa atklājumu: noteiktos apstākļos karstais ūdens faktiski sasalst ātrāk nekā auksts.

Tagad šo fenomenu, kad karstais ūdens sasalst ātrāk nekā auksts, sauc par " Mpemba efekts" Tiesa, ilgi pirms viņa šo unikālo ūdens īpašību atzīmēja Aristotelis, Frensiss Bēkons un Renē Dekarts.

Zinātnieki joprojām pilnībā neizprot šīs parādības būtību, skaidrojot to vai nu ar pārdzesēšanas, iztvaikošanas, ledus veidošanās, konvekcijas atšķirību, vai arī ar sašķidrināto gāzu ietekmi uz karsto un auksto ūdeni.

2. Tas var uzreiz sasalt

Visi to zina ūdens vienmēr pārvēršas par ledu, atdzesējot līdz 0°C... ar dažiem izņēmumiem! Šāds gadījums, piemēram, ir pārdzesēšana, kas ir ļoti tīrs ūdens paliek šķidrs pat tad, ja tas ir atdzesēts līdz zem sasalšanas temperatūras. Šī parādība kļūst iespējama, pateicoties tam, ka vidi nesatur kristalizācijas centrus vai kodolus, kas varētu izraisīt ledus kristālu veidošanos. Un tāpēc ūdens paliek šķidrā veidā pat tad, ja tas ir atdzisis zem nulles grādiem pēc Celsija.

Kristalizācijas process to var izraisīt, piemēram, gāzes burbuļi, piemaisījumi (piesārņotāji) vai tvertnes nelīdzena virsma. Bez tiem ūdens paliks šķidrā stāvoklī. Kad sākas kristalizācijas process, jūs varat vērot, kā lieliski atdzesēts ūdens uzreiz pārvēršas ledū.

Ņemiet vērā, ka “pārkarsēts” ūdens arī paliek šķidrs pat tad, ja tiek uzkarsēts virs tā viršanas temperatūras.

3. 19 ūdens stāvokļi

Nevilcinoties nosauciet, cik dažādi apstākļi vai ir pie ūdens? Ja atbildējāt trīs: ciets, šķidrs, gāzēts, tad jūs kļūdījāties. Zinātnieki izšķir vismaz 5 dažādus ūdens stāvokļus šķidrā veidā un 14 stāvokļus sasaldētā veidā.

Atcerieties sarunu par īpaši atdzesētu ūdeni? Tātad, lai ko jūs darītu, pie -38 °C pat vistīrākais īpaši atdzesēts ūdens pēkšņi pārvērtīsies ledū. Kas notiks, temperatūrai pazeminoties vēl vairāk? Pie -120 °C ar ūdeni sāk notikt kaut kas dīvains: tas kļūst īpaši viskozs vai viskozs, piemēram, melase, un temperatūrā, kas zemāka par -135 °C, pārvēršas par "stiklveida" vai "stiklveida" ūdeni - cietu vielu, kurai trūkst kristāliskuma. struktūra.

4. Ūdens pārsteidz fiziķus

Molekulārā līmenī ūdens ir vēl pārsteidzošāks. 1995. gadā zinātnieku veiktais neitronu izkliedes eksperiments deva negaidītu rezultātu: fiziķi atklāja, ka neitroni, kuru mērķis ir ūdens molekulas, “redz” par 25% mazāk ūdeņraža protonu, nekā gaidīts.

Izrādījās, ka ar ātrumu vienas attosekundes (10 -18 sekundes) notiek neparasts kvantu efekts, un tā vietā ūdens ķīmiskā formula H2O, kļūst par H1.5O!

5. Ūdens atmiņa

Alternatīva oficiālajai medicīnai homeopātija teikts, ka atšķaidītam zāļu šķīdumam var būt terapeitiska iedarbība uz organismu, pat ja atšķaidīšanas koeficients ir tik liels, ka šķīdumā nav palicis nekas, izņemot ūdens molekulas. Homeopātijas atbalstītāji skaidro šo paradoksu ar jēdzienu, ko sauc par " ūdens atmiņa“, saskaņā ar kuru ūdenim molekulārā līmenī ir “atmiņa” par vielu, kas tajā kādreiz bija izšķīdināta, un saglabā sākotnējās koncentrācijas šķīduma īpašības pēc tam, kad tajā nav palikusi neviena sastāvdaļas molekula.

Starptautiska zinātnieku komanda profesores Madlēnas Enisas vadībā no Belfāstas Kvīnas universitātes, kas bija kritizējusi homeopātijas principus, 2002. gadā veica eksperimentu, lai uz visiem laikiem atspēkotu šo koncepciju. Rezultāts bija pretējs. Pēc tam zinātnieki paziņoja, ka viņiem izdevās pierādīt efekta realitāti. ūdens atmiņa" Tomēr eksperimenti, kas veikti neatkarīgu ekspertu uzraudzībā, nedeva rezultātus. Strīdi par fenomena esamību " ūdens atmiņa"Turpināt.

Ūdenim ir daudzas citas neparastas īpašības, par kurām mēs šajā rakstā nerunājām. Piemēram, ūdens blīvums mainās atkarībā no temperatūras (ledus blīvums ir mazāks par ūdens blīvumu); ūdenim ir diezgan augsts virsmas spraigums; šķidrā stāvoklī ūdens ir sarežģīts un dinamiski mainīgs ūdens kopu tīkls, un tieši kopu uzvedība ietekmē ūdens struktūru utt.

Par šīm un daudzām citām negaidītām funkcijām ūdens var lasīt rakstā " Anomālas ūdens īpašības", autors Martins Čaplins, Londonas Universitātes profesors.

Sveiki dārgie mīļotāji interesanti fakti. Šodien mēs ar jums runāsim par. Taču es domāju, ka virsrakstā uzdotais jautājums var šķist vienkārši absurds – taču vienmēr ir nedalīti jāuzticas bēdīgi slavenajam “veselajam saprātam”, nevis stingri noteiktam testa eksperimentam. Mēģināsim izdomāt, kāpēc karstais ūdens sasalst ātrāk nekā auksts?

Vēsturiska atsauce

Ka jautājumā par aukstā un karstā ūdens sasalšanu “ne viss ir tīrs” minēts Aristoteļa darbos, tad līdzīgas piezīmes izdarīja F. Bēkons, R. Dekarts un Dž. Bleks. IN mūsdienu vēstureŠim efektam tika dots nosaukums “Mpembas paradokss” - pēc Tanganikas skolnieka Erasto Mpembas, kurš uzdeva to pašu jautājumu viesfizikas profesoram.

Puiša jautājums nav radies no nekurienes, bet gan no tīri personīgiem novērojumiem par saldējuma maisījumu dzesēšanas procesu virtuvē. Protams, tur klātesošie klasesbiedri kopā ar skolas skolotāju Mpembai lika pasmieties - tomēr pēc profesora D.Osborna personīgi veiktā eksperimentālā testa no viņiem “iztvaikoja” vēlme pasmieties par Erasto. Turklāt Mpemba kopā ar profesoru 1969. gadā publicēja detalizētu šī efekta aprakstu Fizikas izglītībā - un kopš tā laika iepriekš minētais nosaukums ir fiksēts zinātniskajā literatūrā.

Kāda ir fenomena būtība?

Eksperimenta iestatīšana ir pavisam vienkārša: pārējām lietām esot vienādām, tiek pārbaudīti identiski plānsienu trauki, kuros ir stingri vienāds ūdens daudzums, kas atšķiras tikai ar temperatūru. Kuģus ievieto ledusskapī, pēc kura katrā no tiem reģistrē laiku, līdz veidojas ledus. Paradokss ir tāds, ka traukā ar sākotnēji karstāku šķidrumu tas notiek ātrāk.

Kā mūsdienu fizika to izskaidro?

Paradoksam nav universāla skaidrojuma, jo vienlaikus notiek vairāki paralēli procesi, kuru devums var mainīties atkarībā no konkrētajiem sākotnējiem apstākļiem, bet ar vienotu rezultātu:

• šķidruma spēja pārdzesēt - sākotnēji auksts ūdens ir vairāk pakļauts pārdzesēšanai, t.i. paliek šķidrs, kad tā temperatūra jau ir zem sasalšanas punkta
• paātrināta dzesēšana - karstā ūdens tvaiki tiek pārveidoti ledus mikrokristālos, kas, atkrītot, paātrina procesu, darbojoties kā papildu "ārējais siltummainis"
• izolācijas efekts - atšķirībā no karstā ūdens auksts ūdens sasalst no augšas, kas samazina siltuma pārnesi konvekcijas un starojuma ietekmē

Ir arī virkne citu skaidrojumu (pēdējo reizi Lielbritānijas Karaliskā ķīmijas biedrība konkursu par labāko hipotēzi rīkoja nesen, 2012. gadā) – taču joprojām nav viennozīmīgas teorijas visiem ievades nosacījumu kombināciju gadījumiem...